Устройство для компенсации термоэ. д. с. свободных концов термопары

(22) Заявлено 24.11.77 (21) 2546254/18-10с присоединением заявки Ладф делам изобретений и открмтийДата опубликования описания 28.01.80(54) УСТРОЙСТВО ПЛЯ КОМПЕНСАБИИ ТЕРМОЭДС СВОБОДНЫХ КОНБОВ ТЕРМОПАРЫИзобретение относится к области измерений температуры с помощью термопар.Известно устройство для измерения температуры, содержащее схему компен 5 сации термоэдс свободных концов термопары, состоящую из двух последовательно соединенных резисторов, первый из которых выполнен из материала с линейной зависимостью сопротивления от температур, а второй - со слабой зависимостью сопротивления от температуры, параллельно которым включен третий резистор также с линейной зависимостью сопротивления от температуры, причем компенсационная схема подключена параллельно источнику тока, а термопара соединена последовательно с первым резистором компенсационной схемы11 .Недостатками указанного устройства являются недостаточная точность компенсации и сложность, возникающая в связи с необходимостью применения высоко- стабильного источника тока. Наиболее близким к изобретению по технической сущности, является источник напряжения для компенсации термоэдс термопары 12), содержащий термочувст. вительый мост, стабилизированный источник питания, термопару и измерительный прибор.Недостаток указанного устройства заключается в малой точности компенсации термоэдс, так как выходное напряжение термочувствительного моста аналитически описывается функцией температуры с монотонно убывающей первой производной, а характеристика преобразования термопары - функцией температуры с монотонно возрастающей первой производной.Белью изобретения является повышение точности компенсации термоэдс свободных концов термопары.Указанная цель достигается тем, что в выходную диагональ термочувствительного моста включена цепочка из последовательно соединенных нетермочувствительного резистора и термометра сопротивления с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включенногопараллельно термопаре и измерительномуприбору, а в диагональ питания термочувствительнога моста включена цепочка,состоящая из зашунтированных резисторомпоследовательно соединенных переменногои постоянного резисторов,На чертеже показана принципиальнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит термопару 1, измерительный прибор 2, медные термометрысопротивления 3, 4 и нетермочувствительные резисторы 5-8. Питание термочувствительного моста осуществляется отстабилизированного источника питания 9,последовательно с которым включена цепочка, состоящая из эашунтированиых резистором 10 последовательно включенныхпеременного 11 и постоянного 12 резисторов, предназначенная для компенсациипогрешности, обусловленной технологическим разбросом характеристик термопар,Устройство для компенсации термоэдссвободных концов термопар работает следующим образом,При некоторой произвольно выбраннойтемпературе полной компенсации Х напряжение небаланса моста вызывает ток Зрв его выходной диагонали, Величина этого тока такова, что напряжение, падающее на термометре сопротивления 4, посвоей величине и знаку соответствуеттермоэдс свободных концов термопарыпри данной 1. Измерительный прибор 2показывает сумму термоэдс термопарыи компенсирующего напряжения, падающего на термометре сопротивления 4, т. е,величину, лишенную погрешности от температуры свободных концов термопары,При изменении температуры свободныхконцов термопары соответственно изменятся сопротивления термометров сопротивления 3,4, что вызовет такое изменение тока и выходной диагонали термочувствительного моста, при котором напряжение на термометре сопротивления 4будет соответствовать термоэдс свободных концов термопары при данном значении их температуры. Применение в схемедвух термочувствительных элементов 3,4, имеющих температуру, равную температуре свободных концов термопары, позволяет получить на выходе схемы компеисирующее напряжение, весьма точно воспроизводящее характеристику преобразования термопары в рабочем диапазоне изменений температуры ее свободных концов. Это обусловлено тем, что в выходнуюдиагональ термочувствительного мосте,выходное напряжение которого можетбыть аппроксимировано квадратичнойфункцией температуры, имеющей первуюпроизводную напряжения по температуреотрицательного знака, включен делительрезисторы 4 и 8), коэффициент деления которого падает с ростом температуры. Поэтому абсолютная величина первойпроизводной функции напряжения на теромометре сопротивления 4 от температурыпринципиально меньше первой производной функции выходного напряжения термочувствительного моста от температуры,а при определенных параметрах элементов схемы может иметь и положительныйзнак, Р этом случае функция напряженияна термбметре сопротивления 4 от температуры и характеристика преобразованиятермопары имеют одинаковый характер,а с помощью цепочки резисторов 10-12возможна подгонка абсолютной величинынапряжения, падающего на термометресопротивления 4, до величины, равнойтермоэдс термопары при выбранной температуре ее свободных концов 1 и . 11 епочка резисторов 10-12 может быть использована для компенсации погрешности оттехнологического разброса параметровтермопар, которая для термопар, например,градуировки ПП и ХА может составить1 С и 4 С соответственно, а также дляОкоррекции погрешностей термопар.Предлагаемое устройство может бытьиспользовано при проведении температурных измерений, требующих высокой точности, например, в технологических процессах диффузии и окисления при производстве интегральных микросхем и полупроводниковых приборов и в системахтемпературного контроля термообработкиалюминиевых сплавов, а также при изготовлении ферритов и выращивании кристаллов, При этом погрешность устройства не выше, а в большинстве случаев даже ниже погрешности от компенсациитермоэдс свободных концов термопары приих термостатировании. Применение предлагаемого устройства в названных отрасляхпромышленности позволит су 1 цественноувеличить процент выхода изделий и повысить их качественные характеристики, чтосоздает значительный технико-экономический эффект. Высокая точность компенсации термоэдс свободных концов термопар позволяет использовать предлагаемоеустройство также в системах автоматизированной поверки термопар,-1 аза 27 Тира НИИПИ Госупо делам 113035, М аказ 899 По исноетета СССРытийская набд, 4 дарственного ком изобретений и от сква, Ж, Рауш илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,5 71138Формула изобретения Устройство для компенсации термоэдс сьободных концов термопары, содержащее термочувствительный мост, стабилизиро ванный источник питания, термопару и измерительный прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации термоэдс свободных концов термопары, в выходную диагональ термочувствительного моста включена цепочка иэ последовательно соединенных нетермочувствительного резистора и термометра сопротивления с линейной зависимостью сопротивления от температуры, включенного параллельно термопаре и измерительному прибору, а в диагональ питания термочувствительногомоста включена цепочка, состоящая иззашунтиро ванных резистором последовательно соединенных переменного и постоянного резисторов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР